KR0133838B1 - 소형동기모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형동기모터는 로터단면의 불균일한 착자를 없이하고 로터 스러스트 노이즈를 경감시키는 것을 목적으로 하며, 로터(2) 단면의 착자량을 N, S극에서 균일화함과 동시에 로터(2)의 중심 A을 극치(9,10)의 축방향이 겹치는 중심 B보다 비키게 함으로 자기적인 편기력을 부여하는 구성으로 되어 있다.

Description

소형동기모터

제1도는 소형동기모터의 단면도.

제2도는 로터의 사시도.

제3도는 본 발명의 로터단면의 착자(着磁)상태의 설명도.

제4도는 종래예의 로터단면의 착자상태의 설명도.

제5도는 전류-흡착력(배척력)의 특성을 도시한 그래프.

제6도는 흡착력을 측정할 때의 원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 소형동기모터 2 : 로터

3 : 스테이터 4 : 영구자석

5 : 축 6 : 하부 스테이터코어

7 : 상부 스테이터코어 8 : 여자코일

9, 10 : 하부 및 상부극치(極齒)

본 발명은 소형동기모터에 있어서 로터의 스러스트 방향의 진동을 방지하는 구조에 관한 것이다.

종래의 소형동기모터에서는 로터가 스러스트 방향으로 진동하기 때문에 로터 스러스트 노이즈가 발생한다. 이 스러스트 노이즈를 방지하기 위하여, 기종에 따라서는 로터축의 일단 부분에 판형상의 스프링을 끼워 넣고, 로터축의 타단을 대향위치의 축받이 부분에 밀어서 대는 구조를 하고 있다. 이와 같은 구조인 경우에 부품관리와 조립공정수가 많아져서 이것의 개선이 요구되고 있다.

한편, 종래부터 로터의 착자(着磁)에 있어서 로터주면의 착자량은 모터의 특성상 중요한 요소로서 취급을 하고 있다. 그러나 로터의 착자에 있어서 로터주면과 동시에 착자 상태로 되는 로터 단면의 착자량은 종래부터 별로 중요시 되지 않았고 관심권 밖으로 되어 있었다. 그 결과로서 로터단면(端面)의 착자가 균일하지 않게 되어 있었다. 로터 스러스트 노이즈의 발생원인을 규명한 결과, 상기 로터단면의 착자량이 영향을 미치고 있으며 특히 그 불균일한 착자량이 로터 스러스트 노이즈의 발생에 크게 관여하고 있는 것이 판명되었다.

본 발명은 이와 같은 견지에서 로터단면의 불균일한 착자를 없애는 것에 의해 로터의 스러스트 노이즈를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적하에서, 본 발명은 로터단면의 착자량을 NS극으로 균일화, 즉 영구자석식 로터의 로터단면이 다극착자되고 이 다극착자된 로터단면의 각극 착자량을 같게 하고 아울러 로터의 중심을 극치의 축방향의 겹치는 중심에서 어긋나게 하는 것에 의해 자기적인 편의력(偏倚力)을 부여하고 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

제1도는 소형동기모터(1)의 구성을 도시하고 있다. 소형동기모터(1)는 로터(2)와 스테이터(3)로 조립되어 있다. 로터(2)는 제2도와 같이 주위 방향으로 번갈아 착자된 원주형상의 영구자석(4)과, 그 중심의 축(5)에 의하여 조립되어 있다. 또 스테이터(3)는 케이스겸용의 컵 형상의 하부 스테이터코어(6)와, 컵 형상의 하부 스테이터코어(6)의 내부에 끼워진 판형상의 상부 스테이터코어(7) 및 여자코일(8)에 의하여 조립되어 있다.

한쪽의 하부 스테이터코어(6)는 컵모양의 자성체이고 밑부분을 끊어올리는 것에 의하여, 로터(2)의 극과 대향하는 하부극치(9)를 로터(2)의 원주방향을 따라서 형성하고 있다. 다른 쪽의 상부 스테이터코어(7)는 자성체이며, 중심부분을 끊어올리는 것에 의하여 로터(2)의 극과 대향하는 상부 극치(10)를 로터(2)의 원주방향을 따라서 형성하고 있다. 그리고 하부 및 상부 극치(9,10)는 원주 방향을 따라서 번갈아 배치되어 있다. 여자코일(8)은 플라스틱제의 보빈(11)에 감겨있고 이와 함께 하부 및 상부 스테이터코어(6,7)사이에 배치되어 있다. 또 상부 스테이터코어(7)의 중심부분은 상부 극치(10)를 절곡하여서 형성하는 과정에서 영구자석(4)이 들어갈 크기의 구멍(공간)을 형성하고 있다.

하부 스테이터코어(6)는 축(5)을 지지하는 하부구멍(12)을 형성하고 있다. 또 케이스겸용의 하부 스테이터코어(6)의 개방된 측에 원형의 플레이트(13)가 끼워져 있고 그 일부로 축(5)을 지지하는 상부구멍(14)을 형성하고 있다. 그리고 로터(2)의 영구자석(4)은 중심의 수지부(樹脂部)(23)의 부분에서 축(5)에 대하여 회전자재하게 스러스트 방향으로 변위될 수 있게 지지되어 있다. 하부 및 상부 스테이터코어(6,7) 및 플레이트(13)는 감속용 기어케이스를 겸용하고 있어 내부에서 감속용 기어들(16,17,18)을 수용하고 있다. 로터(2)의 수지부(23)와 일체의 피니온(15)의 회전은 감속용 기어들(16,17,18)을 통하여 출력축(29)에 전달된다. 또 이들 감속용 기어들(16,17,18) 및 출력축(19)은 상부 스테이터코어(7)와 플레이트(13) 사이에 고정된 기어축들(21,22)이나 축받이(20)에 의하여 지지되어 있다.

여기서 영구자석(4)의 착자에 있어서, 그 주면(周面)뿐만 아니라 축방향의 단면(端面)에서 NS극의 착자량이 같게 되도록 되어 있다. 따라서 영구자석(4)의 단면의 자기특성은 제3도에 도시한 바와 같이 NS극의 중성축(횡축)을 중심으로 하여 선대칭으로 형성되어 있다. 또 종래의 것에서는 제4도에 예시한 바와같이 착자상태가 대칭이 아니고 착자량이 NS, NS 또는 임의로 되어 있다.

또 스테이터(3)의 중심 즉 상하에서 겹쳐지는 하부 및 상부 극치(9,10)의 겹쳐지는 자기적인 작용의 중심B는 로터(2)(영구자석 4)의 자기적인 작용의 중심 A보다도 하부 스테이터코어(6)측으로 편의시키고 있다.

여자코일(8)에 교번전류를 흘리면 그것에 동기하여 로터(2)가 회전한다. 이 교번전류에 의하여 하부 및 상부 스테이터코어(6,7)에 N극 또는 S극이 나타난다. 상부 스테이터코어(7)에 N극과 S극이 번갈아 나타나도 그 중심부분이 구멍(공간)으로 되어 있기 때문에, 상부 스테이터코어(7)의 자속은 영구자석(4)의 단면(端面)에 대하여 거의 작용하지 않고 자력을 미치지 않는다.

그러나 케이스 겸용의 하부 스테이터코어(6)는 중심부분에서 영구자석(4)의 단면과 마주하고 있다. 이때문에 그 부분에 N극 또는 S극이 발생하면, 이들 자극은 영구자석(4) 단면에 직접 작용하여 로터(2)에 대하여 자력으로서 흡착력 또는 배척력을 번갈아 작용시킨다. 전술한 바와 같이, 이때의 흡착력 또는 배척력의 변동이 로터(2)의 스러스트 방향의 진동으로 되고 로터 스러스트 노이즈 원인이 된다.

제5도는 전류-흡착력(배척력)의 특성은 그래프로 나타내고 있다. 이 그래프에서 일점쇄선은 영구자석(4)의 단면을 균일하게 착자하여 로터(2)에 자기적인 편의력을 작용시키는 예이고, 또 실선은 영구자석(4)의 단면을 균일하게 착자하지 않으며 아울러 로터(2)에 자기적인 편의력을 작용시키지 않는 예를 나타내고 있다.

이 제5도에 있어서 본 발명의 것 즉 균일착자의 경우에, 여자전류를 크게하여도 N극, S극 사이에서의 흡착력에 큰 차이는 생기지 않는다. 또 전류를 상승시켜도 배척력의 변화는 나타나지 않는다. 이와 같이 흡착력에 차가 생기지 않기 때문에 로터(2)에 스러스트 방향의 진동도 커다란 진폭으로서 발생하지 않게 된다. 또 편의력을 작용시키면 전류가 크게 되어도 흡착력이 크게 변화하지 않는다. 따라서 스러스트 노이즈를 발생시키지 않기 위하여는 영구자석(4)의 단면을 균일하게 착자하고 아울러 자기적인 편의력을 작용시키는 것이 유효하게 된다.

또, 스테이터(3)가 여자되어 있을때, 로터(2)는 스테이터(3)로부터의 자속의 작용에 의하여 하부 및 상부 극치(9,10)의 자기적인 작용의 중심 B와 로터(2)의 자기적인 작용의 중심 A를 일치시키는 방향으로 변위하기 때문에, 로터(2)는 그 자기적인 변위력에 의하여 축(5)을 따라서 케이스 겸용의 하부 스테이터코어(6)의 방향으로 밀어붙혀져서 그 편의력에 의하여 진동을 방지하는 작용을 발생한다. 이때의 자기적 편의력은 전류의 크기에 비례한다.

제5도의 점선의 종래예에 있어서, 전류를 크게하면 교번자계에 의한 N, S극 간의 흡착력의 차가 커지고 그것에 따라 스러스트 방향의 진동도 커진다. 그로 인하여 스러스트 노이즈가 발생하게 된다. 더구나 종래의 것인 경우에는 전류를 다시 크게하면 흡착력이 배척력으로 변하여 그 결과 커다란 스러스트 노이즈가 발생한다.

이와 같이 본 발명에서는 하부 스테이터코어(6)가 S극 또는 N극에 여자 되어도 이들 사이에서 흡착력에 커다란 변화가 나타나지 않는다. 이때문에 스러스트 방향의 진동이 작아도 되게 한다. 더욱 편의력을 작용시켰을 때 커다란 흡착력이 작용하여 이것이 진동을 방지하기 위한 힘으로써 로터(2)에 작용하기 때문에 로터(2)의 진동이 한층 낮게 억제된다.

이에 반하여 종래의 것에 의하면 하부 스테이터코어(6) 측에서의 N극 착자와 S극 착자 사이에서 커다란 흡착력의 차이가 나타나 그 차이가 전류의 크기에 따라 점점 확대된다. 그리고 어떤 값을 넘으면 흡착력이 배척력으로서 작용하여 온다. 이때문에 로터(2)의 스러스트 방향의 진동이 크게 나타나게 된다.

또, 흡착력은 제6도에 예시한 바와 같이 여자코일(8)에 소정방향의 전류를 흘려 스테이터(3)를 여자하여 그 내부의 로터(2)에 작용하는 스러스트 방향의 힘을 측정함에 따라 검출할 수 있다.

상기 실시예에서는 축(5)이 하부 스테이터코어(6)나 플레이트(13)에 고정되어 있으며, 이 축(5)은 수지부(23)에 고정되어 있어도 좋고, 그 경우 하부 및 상부구멍(12)(14)은 축(5)에 대한 축받이가 된다.

본 발명에서는 스테이터의 교번자계에 의한 교번자속에 의하여도 로터에 작용하는 힘이 N극과 S극으로 커다란 차로서 나타나지 않으므로, 로터의 스러스트 노이즈를 용수철 없이 방지할 수 있고, 또 이 로터의 진동을 방지하는 것에 의해 원활한 회전이 얻어지고, 모터를 부착한 후의 공진현상이나 옴추림을 방지할 수 있다.

또 스테이터의 자기적인 작용의 중심을 로터의 자기적인 작용의 중심보다도 케이스겸용의 스테이터코어의 방향으로 변위시키면, 스테이터의 여자 상태일때 작용하는 자기적인 흡착력(편의력)에 의하여 로터의 진동을 한층 낮게 억제할 수 있다.

Claims (3)

1. 주면에서 다극착자된 영구자석을 갖는 로터(2)와, 이 로터(2)의 극과 대향하는 하부 및 상부 극치(9,10)가 끊어 올려진 하부 및 상부 스테이터코어(6,7)와, 상기 하부 및 상부 극치(9,10)의 외측에 배치된 여자코일(8)로 이루어지는 소형동기모터(1)에 있어서, 상기 스테이터코어는 바닥부를 갖는 컵모양의 하부 스테이터코어(6)를 포함하고, 상기 하부 스테이터코어(6)의 상기 바닥부와 대향하고 있는 상기 로터(2)의 로터단면은 다극착자되고 이 다극착자된 로터단면의 각 극의 착자량이 각각 동등하게 되어 있으며, 상기 로터단면에 다극착자된 각극의 자기흡착력이 상기 하부 스테이터코어(6)의 바닥부에 작용하고 있는 것을 특징으로 하는 소형동기모터.
2. 제1항에 있어서, 여자코일(8)을 사이에 끼우고 상하로 스테이터코어(6,7)가 있고 이 스테이터코어에는 각각 대향방향으로 끊어올려진 하부 및 상부 극치(9,10)가 있으며 이 극치는 동일 원주상에 상하에서 번갈아 배치되어 있어 극치의 자기적인 작용의 중심이 로터(2)에 있어서 영구자석의 자기적인 작용의 중심에서 하부 스테이터코어(6)이 상기 바닥부 측으로 한 것을 특징으로 하는 소형동기모터.
3. 주면에서 다극착자된 영구자석을 갖는 로터(2)와, 이 로터(2)의 극과 대향하는 동일 원주상에 배치되도록 끊어올려진 하부 및 상부 극치(9,10)를 가지며, 그 극치가 상하에서 번갈아 늘어서도록 상하로 서로 겹쳐진 2개의 하부 및 상부 스테이터코어(6,7)와, 상기 극치의 외측에 배치된 여자코일(8)로 이루어지는 소형동기모터(1)에 있어서, 상기 스테이터코어의 한쪽은 바닥부를 갖는 컵모양의 하부 스테이터코어(6)를 포함하며, 상기 바닥부와 이 바닥부와 대향하는 상기 로터(2)의 로터단면과의 사이에는 자기흡착력이 작용하고 있으며 동시에 상기 하부 및 상부 극치(9,10)의 자기적인 작용의 중심이 상기 로터의 자기적인 작용의 중심에서 상기 바닥부측으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소형모터.